CN118049139A - 钻探勘探井的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻探勘探井的方法。特别地，本发明涉及在操作双活动钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法，该方法包括：组装和下放带有随钻测井(LWD)工具和其它部件的钻探井底钻具组合(BHA)，通过参数控制开始钻探勘探井，利用远程操作装置(ROV)在海床上进行尽可能长时间的监测，在规定的数据采集速率内研究钻探参数以优化钻探，控制脆性地层中的流速，使粘性堵塞物移动以清洁勘探井，在作为采集范围的一部分时执行预测试，促进海水循环以清洁勘探井，以及用重流体填充勘探井并且在必要时用水泥废弃掉勘探井。
Description
技术领域
本发明属于钻探石油和地层井的技术领域。具体地，本发明涉及通过在操作双作业钻机的主工作台的同时使用辅助工作台来钻探勘探井的方法。
背景技术
双作业型钻机包括能够实现同时操作的两个旋转工作台、即主工作台和辅助工作台、以及冗余设备。从这个意义上来说，双作业钻机旨在允许伴随作业，从而减少钻机的非生产时间。
本发明提出了使用双作业钻机的辅助工作台来钻探勘探井且同时在主工作台上进行其他操作。以这种方式，可以在不增加钻机成本的情况下获取浅地层的地质数据，因为这些数据是在与由钻机进行的主要作业相关的关键路径之外进行的。在这些浅地层的常规钻探操作中，由于钻探直径较大而无法获得剖面图，或者所获得的数据质量较低。
使用双作业钻机的辅助工作台在浅地层中钻探小直径勘探井来获取地质数据且同时在主工作台上进行其他操作，这使得改进了地质模型、改善了对浅地质风险的认识、并且实现了更安全和更优化的钻探操作。
此外，参考该区域已经可用的数据库、工具的可用性和采集目的，地质团队可以选择将要采集的剖面。通过这些获得的数据，可以为未来的操作建立关联性，从而识别地质力学风险较高的区域，其中地质力学风险包括崩落、异常低密度、加压砂以及其他对钻探操作构成风险的事件。
根据现有技术，存在一些可以同时在主工作台和辅助工作台上进行操作的方法，如下所述。
文件PI 9715094-0描述了一种与单次多作业钻探塔不同的能够同时进行多钻探作业的方法。总的来说，D1提供了一种用于海上勘探和/或油田开发钻探操作的方法，该方法利用多作业钻探塔同时进行一级、二级和三级油管作业，从而从一级钻探作业的关键路径中去除某些操作。
Roni A.Gandelman、Augusto B.Hougaz、Guilherme S.Vanni、LeonardoM.Ramalho和Emmanuel F.Nogueira于2015年在VI Encontro Nacional de Hidráulica dede Petróleo e Gás发表的文献“Prova de conceito de um sistema paraviabilizar a/>sem riser”(实现无隔水管钻探的系统的概念论证)是一份公开了在并行作业中使用双作业钻机的文献，甚至在双钻机安装BOP(Blowout Preventer，防喷器)之后也是如此，从而显著减少了钻探时间和成本。具体地，该文献建议在双钻机上无需隔水管进行钻探，在这种情况下，在拆除磨损衬套的同时下放套管柱。
所找到的文献中没有一篇文献公开了如本发明所提出的与主工作台的操作并行地使用双作业钻机钻探勘探井以获取地质数据。
发明内容
根据本发明的优选实施方式，本发明限定了一种在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法，该方法包括以下步骤：组装和下放带有随钻测井(Logging While Drilling，LWD)工具和其他部件的钻探井底钻具组合(Bottom-Hole Assembly，BHA)，通过参数控制开始钻探勘探井，利用远程操作装置(RemotedOperated Vehicle，ROV)在海底进行尽可能长时间的监测，在规定的数据采集速率内研究钻探参数以优化钻探，控制脆性地层中的流速，使粘性堵塞物移动以清洁勘探井，在作为采集范围的一部分时执行预测试，促进海水循环以清洁勘探井，以及用重流体填充勘探井并且在必要时用水泥废弃掉勘探井。
附图说明
为了补充本说明书并且更好地理解本发明的特征，提供了一组附图，在附图中以示例性但非限制性的方式展示了本发明的优选实施方式。
图1图示了根据本发明的优选实施方式在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法的步骤流程图。
图2示出了组装和下放BHA的步骤，该步骤在生产套管的下放期间开始并且在主工作台上进行。
图3示出了在用重流体填充勘探井的步骤之后识别到生产套管的下放和套管的水泥灌浆结束的图示，这两者均在主工作台上进行。
图4示出了在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法的示意性示例的图。
具体实施方式
基于附图对根据本发明的优选实施方式的在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法进行了详细描述。
图1图示了根据本发明的优选实施方式的在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法的步骤流程图。
具体地，本发明的钻探方法包括以下步骤：组装和下放带有随钻测井(LWD)工具和其他部件的钻探井底钻具组合(Bottom-Hole Assembly，BHA)，通过参数控制开始钻探勘探井，利用远程操作装置(Remoted Operated Vehicle，ROV)在进行海底尽可能长时间的监测，在规定的数据采集速率(该速率取决于所要求的剖面，但是对于存储器中的数据采集，必须在15m/h与45m/h之间变化，并且对于实时数据传输来说，存在更大的限制)内研究钻探参数以优化钻探，控制脆性地层中的流速，使粘性堵塞物移动以清洁勘探井，在作为采集范围的一部分时执行预测试，促进海水循环以清洁勘探井，以及用重流体(基于重水的钻井液，当量重量在10.5lb/gal与12.5lb/gal(1.258g/cm3与1.498g/cm3)之间)填充勘探井并且在必要时用水泥废弃掉勘探井。
开始钻探勘探井直到完成钻探勘探井的第一部段的步骤101包括使用常规流体和预定流速。
具体地，在用重流体填充勘探井101的步骤108之后，该方法包括打开回填深度(Plug-Back Depth，PBL)的步骤109。
此外，在打开回填深度的步骤109之后，该方法包括执行废井堵塞的步骤110以及移除钻探井底钻具组合的步骤111。
此外，在移除钻探井底钻具组合(BHA)的步骤111期间，在主工作台上进行组装和下放井底钻具组合(BHA)的步骤202、切割水泥和附件以及更换井液的步骤203。
如在图2的图示中可见，关于在所述示例中使用旋转导向系统(Rotary SteerableSystem，RSS)来组装和下放钻探井底钻具组合的步骤100，尽管可以使用任何其他钻探系统比如随钻测井、钻井震击器(Drilling Jar，DJAR)和回填深度(Plug-Back Depth，PBL)，但是该步骤100是在于主工作台上进行下放生产套管的步骤200期间开始的。
替代性地，使用旋转导向系统(RSS)、随钻测井(LWD)、钻井震击器(DJAR)和回填深度(PBL)来组装和下放钻探井底钻具组合(BHA)的步骤100是在于主工作台上进行完井干预的步骤200期间开始的。
此外，这还可以在例如下放中间套管期间、或者在任何不使用辅助工作台的时间窗口中进行。
更具体地，如在图3的图示中可见，在用重流体填充勘探井的步骤108之后，生产套管的下放和套管的水泥灌注201结束，这两者均在主工作台上进行。
图4示出了在操作双作业钻机的主工作台的同时通过使用辅助工作台来钻探勘探井的方法的示意性示例的图，并且突出了主工作台上的操作和辅助工作台上的操作之间的并行性，如在图1的相应描述中所详细描述的。
关于主工作台上的操作窗口的限定，必须选择允许在辅助工作台上进行以下操作的操作窗口：组装和下放井底钻具组合(BHA)、钻探勘探井、执行废井堵塞以及移除井底钻具组合(BHA)。
此外，对主工作台上和辅助工作台上的操作窗口进行规划，以适应在辅助工作台上移除井底钻具组合(BHA)期间可能出现的任何复杂情况。
作为补充，主工作台上和辅助工作台上的操作窗口的规划必须考虑双作业钻机资源(例如，设备资源和人力资源)对主工作台和辅助工作台进行干预的可用性，同时又不会使安全和环境方面变得不稳定。
同样，必须评估伴随作业产生的管道移动，以避免主工作台与辅助工作台之间的干扰，以及双作业钻机甲板上的货物接收和可能的货物转移。
具体地，在盐下地层中，建议在勘探井的施工期间设置两个优先操作窗口：钻探期间的第一操作窗口，即生产套管的组装、下放和水泥灌注，用于储层钻探的井底钻具组合的组装，以及切割水泥；完井期间的第二操作窗口，即智能完井开井(OWIC)的完井的下部尾部的下放，以及以并行运行的方式下放生产管柱(PS)/注入管柱(IS)。
确定操作窗口必须考虑的另一个方面是气象条件。在钻探勘探井期间，钻机必须保持固定的航向。因此，在气象条件发生变化需要调整航向的情况下，必须尽可能提前停止钻探，以便在必要时进行弃井堵塞，并且将井底钻具组合(BHA)从勘探井中移除。
另一方面，当在主井中断开防喷器(Blowout Preventer，BOP)以安装生产适配器底座(Production Adapter Base，PAB)时，必须在主操作台上考虑这一点，这不仅是因为断开时间，还因为安全屏障(套管和通用密封组件)和防喷器(BOP)测试(如有规定)的负面测试。
如果生产适配器底座(PAB)由双作业钻机自身安装，则在规划辅助工作台时，必须为生产适配器底座(PAB)的下放提供额外的准备时间。
关于井与井之间的碰撞，勘探井与主井的初始距离将由双作业钻机平台上的主旋转工作台与辅助旋转工作台之间的距离决定。井规划中的防碰撞分析必须考虑竖向勘探井和主井的实际轨迹。如果主井在钻探期间偏离了竖向方向，则必须规定钻机朝向勘探井开钻的航向，优选地在相对于主井的轨迹的距离为180°的优先方位角处。
在主井的钻探期间，可以使用回转仪(陀螺仪)工具对井轨迹进行更精确的测绘，以减小不确定性椭圆。这种测绘可以通过投放下落陀螺仪工具(更经济的替代方案)或使用随钻陀螺仪(GWD)工具来进行。使用陀螺仪测量的轨迹的不确定性椭圆在面积上是使用随钻测量(Measurement While Drilling，MWD)数据计算的椭圆的大约五分之一。
作为推荐的良好实践，可以建议在开始钻探勘探井之前，对双作业钻机进行偏移，从而增加主井与勘探井之间的初始距离。在钻探了初始距离之后，双作业钻机可以返回到主井上方的位置。
在钻探勘探井的过程中，对于接收到的每个勘测，有必要重新进行井之间的防碰撞分析。必须在钻井中使用主动补偿器，以最大程度地减小由于井底钻具组合(BHA)的轴向波动引起的勘测误差。建议在井底钻具组合(BHA)中使用旋转导向系统(RSS)以进行可能的轨迹校正，目的是将井之间的距离保持在定向钻探团队所确定的参数范围内。如果超过了为分离系数建立的标准，则必须停止钻探并且计划结束干预。
对于用于钻探勘探井的井底钻具组合的构成，还建议使用随钻陀螺仪(GyroWhile Drilling，GWD)工具，以获得更高的井轨迹精度，并安装回填深度(PBL)阀。
关于开钻的准备，在勘探井开钻时限定了井之间的距离后，必须使用通过远程操作装置(ROV)发射的浮标来标记位置。从这个意义上说，建议使用两个浮标，所述两个浮标间距约为4米并且垂直于勘探井的方位定位。
必须通过审查整个操作期间的预测气象条件来开始钻探井底钻具组合的下方。此外，有必要使用远程操作装置(ROV)来记录井底钻具组合与位置标定浮标的相对位置。
另外，必须根据海平面的风浪条件来评估钻机在勘探井的钻探窗口期间的最佳航向。如果可能的话，勘探井应该定位在与主井轨迹的主要方位角相对的象限中。
关于勘探井的钻探，如果记录了异常的操作参数，则有必要将钻头从井底移除、等待正常化并恢复钻探。如果异常持续存在，则应当对继续钻探或停止钻探的决定进行讨论。
此外，如果记录的振动超过了随钻测井(LWD)工具的规格，则必须寻找减轻振动的操作参数，以避免电子传感器出现故障。如果振动持续存在，则必须停止钻探并讨论是否继续或完成干预。
在井底钻具组合(BHA)包括旋转导向系统(RSS)的情况下，并且在井轨迹接近的情况下，有必要对井进行导向，以最大程度地提高分离系数。从这个意义上来说，重要的是要注意在更脆性的地层中可能出现井扩大从而导致效率低下或定向困难，并且可以提前启动泵送和倾卸泵送以便改善井的状况。
作为本发明的优点之一，除了改进钻头的选择以及选择更适合地层的钻井液之外，可以预期的是，浅层地层的地质模型的改进将使得关于地质力学现象的损失时间减少。换句话说，这样做的好处是减少了建造井所花费的时间和成本，以及优化了地表阶段的钻探。
关于初步风险分析，该任务必须由操作中涉及的每个人以及承包勘探井的施工的人员一起进行。对于干预的一些风险的初始列表可以考虑如下：管柱由于页岩和砂岩夹层中的地质力学不稳定性被卡住或者在泵送水泥堵塞物期间/之后被卡住；由于阀座清洗或机械故障导致回填深度(PBL)阀无法打开；由于海床上存在两个干预点导致在作业期间无法改变钻机的航向；由于轨迹之间的接近和随钻测量(MWD)设备的不确定椭圆误差导致勘探井与主井之间发生碰撞；由于高漂移导致钻柱与防喷器(BOP)之间发生近距离碰撞；由于工具故障或钻头性能损失导致在需要更换井底钻具组合(BHA)的情况下无法重新进入勘探井。
作为本发明的实际和示例性应用，表1示出了盐上地层中的流入发生的历史，其中在4口井(以下称为A、B、C和D)中观察到用以消除问题并恢复正常操作的平均损失时间为3天。
表1-指示解决问题和恢复正常操作的平均损失时间的盐上流入历史
| 参照井 | 阶段 | 平均损失时间 |
| A | 1 | 3天 |
| B | 1 | 3天 |
| C | 1 | 5天 |
| D | 2 | 1天 |
本领域技术人员将重视本文中介绍的知识，并且将能够在所附权利要求的范围内包括的实施方式和其他变体中再现本发明。
Claims (8)
1.一种同时使用双作业钻机的辅助工作台和主工作台来钻探勘探井的方法，其特征在于，所述方法包括：
-组装和下放钻探井底钻具组合(100)；
-通过参数控制开始钻探所述勘探井，以避免海床扩大(101)；
-将远程操作装置尽可能长时间地保持在所述勘探井的底部(102)；
-优化所述勘探井的钻探参数(103)；
-以15m/h与45m/h之间的预定钻探速度钻探所述勘探井，以便确保通过剖面图获取数据；
-降低脆性地层中的流速以最大程度地减小井扩大，从而进行预测试(104)；
-使粘性堵塞物移动以清洁所述勘探井(105)；
-在该采集是范围的一部分时利用预测试工具、优选地利用支撑在所述勘探井的底部处的钻头在多孔地层中执行压力测量(106)；
-使海水循环以清洁所述勘探井(107)；
-用基于重水的钻井液(当量重量在10.5lb/gal与12.5lb/gal(1.258g/cm3与1.498g/cm3)之间)填充所述勘探井，以稳定井壁(108)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，开始钻探所述勘探井直到完成钻探所述勘探井的第一部段的步骤(101)包括使用基于粘土水的钻井液和预定的低流速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，必须使用最小流速来保持剖面测量工具的连接，并且所述流速将取决于剖面测量工具供应商。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在移除钻探井底钻具组合的步骤(111)期间，在所述主工作台上进行组装和下放所述井底钻具组合的步骤(202)、切割水泥和附件以及更换井液的步骤(203)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用旋转导向系统、随钻测井、钻井震击器和回填深度来组装和下放所述钻探井底钻具组合的步骤(100)与在所述主工作台上进行的另一个操作并行开始。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用旋转导向系统、随钻测井、钻井震击器和回填深度来组装和下放所述钻探井底钻具组合的步骤(100)在于所述主工作台上执行完井干预期间或者在井维护操作(修井)(200)期间开始。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用旋转导向系统、随钻测井、钻井震击器和回填深度组装和下放所述钻探井底钻具组合的步骤(100)例如在下放中间套管期间或在不使用所述辅助工作台的任何时间窗口中进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在用重流体填充所述勘探井的步骤(108)之后，生产套管的下放和套管的水泥灌注步骤(201)结束，这两个步骤均在所述主工作台上进行。
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| US20240167340A1 (en) | 2024-05-23 |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |